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一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线制造技术

技术编号:19433252 阅读:28 留言:0更新日期:2018-11-14 12:17
本发明专利技术公开了一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,包括具有表面和背面的电介质基片体、第一短路钉组、第二短路钉组、第三短路钉组、馈电接头和缝隙结构,其中:馈电接头,端接于电介质基片体的一侧边,且连接电介质基片体的表面和背面;缝隙结构,开缝于电介质基片体的背面,为天线的辐射单元;第一短路钉组、第二短路钉组和第三短路钉组纵向贯穿电介质基片体的表面和背面,第一短路钉组沿所述电介质基片体外缘围出一波导腔体,在该腔体内部形成一个一阶腔膜、两个二阶腔膜和一个三阶腔膜;第二短路钉组和第三短路钉组分别设置于该腔体内部,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线
本专利技术涉及无线电领域,更具体地,涉及一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线。
技术介绍
基片集成波导技术广泛的运用在微波通信系统和毫米波通信系统中,这种技术具有低剖面、低成本、低损耗,易与平面电路兼容等优点。在基片集成波导上实现背腔式缝隙天线,可以使得天线的具有低剖面、易加工、平面化的优点,同时还能使得辐射方向图在工作频段内稳定,并具有良好的前后比。然而,现有的宽带化的基于基片集成波导的背腔式缝隙天线一般很窄,仅为1.7%左右。而随着通技术的发展,通信系统对天线提出了宽带化的需求。宽带化的基片集成波导背腔式缝隙天线一般采用额外的寄生贴片或缝隙结构,构造比较复杂,提高了天线的剖面,尺寸较增大,不利于安装。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷,提供一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。本专利技术的首要目的是为了增大天线的带宽特性。为解决上述技术问题,本专利技术公开了一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,包括具有表面和背面的电介质基片体、第一短路钉组、第二短路钉组、第三短路钉组、馈电接头和缝隙结构,其中:馈电接头,端接于电介质基片体的一侧边,且连接电介质基片体的表面和背面;及缝隙结构,开缝于电介质基片体的背面,为天线的辐射单元;及第一短路钉组、第二短路钉组和第三短路钉组纵向贯穿电介质基片体的表面和背面,第一短路钉组沿所述电介质基片体外缘围出一波导腔体,在该腔体内部形成一个一阶腔膜、两个二阶腔膜和一个三阶腔膜;第二短路钉组和第三短路钉组分别设置于该腔体内部,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。优选地,所述第二短路钉组和第三短路钉组的钉的数目、钉孔径尺寸、钉与钉之间的间隔和钉所加载的位置通过和/或的调节,控制一阶腔膜和两个二阶腔膜的谐振频率右移到三阶腔膜的谐振频率附近,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。优选地,所述第二短路钉组的钉数目至少为二,所述第二短路钉组的钉排成一排,横截波导腔体。优选地,所述第三短路钉组的钉数目至少为二,所述第三短路钉组的钉排成一排,横截波导腔体。优选地,所述电介质基片体包括电介质层、设置于电介质层表面的上金属面和设置于电介质层背面的下金属面。优选地,所述电介质层为固体电介质或空气介质。优选地,所述上金属面、下金属面与电介质层集成于一体。优选地,所述上金属面和下金属面呈平面结构,但其具体形状根据天线的性能及阻抗匹配要求来确定。优选地,所述第一短路钉组的钉的数量、钉孔径尺寸和钉与钉之间的间隔根据天线的性能及阻抗匹配要求确定。优选地,所述缝隙结构呈矩形状。与现有技术相比,本专利技术技术方案的有益效果是:本专利技术增大了天线的带宽特性,实现四谐振的宽带特性,而且整体结构紧凑,其剖面维持低剖面,无需添加额外的谐振单元,辐射方向图指向性好,前后比大,增益高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸相同或相似的标号对应相同或相似的部件;附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。图1为本申请专利技术的透视图;图2为本申请专利技术的侧视图;图3是本专利技术的天线回波损耗曲线图;图4是本专利技术的天线的辐射方向图;图5是本专利技术的天线的增益图;图6是本专利技术的电流方向图;图7是本专利技术的电场分布图。标号名称标号名称1电介质层2上金属面3下金属面4第一短路钉组5馈电接头6缝隙结构7第二短路钉组8第三短路钉组具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。需要说明,若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图1-7所示,本专利技术公开了一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,其特征在于,包括具有表面和背面的电介质基片体、第一短路钉组、第二短路钉组、第三短路钉组、馈电接头和缝隙结构,其中:馈电接头,端接于电介质基片体的一侧边,且连接电介质基片体的表面和背面;及缝隙结构,开缝于电介质基片体的背面,为天线的辐射单元;及第一短路钉组、第二短路钉组和第三短路钉组纵向贯穿电介质基片体的表面和背面,第一短路钉组沿所述电介质基片体外缘围出一波导腔体,在该腔体内部形成一个一阶腔膜、两个二阶腔膜和一个三阶腔膜;第二短路钉组和第三短路钉组分别设置于该腔体内部,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。在本实施例中,通过缝隙结构开缝于电介质基片体的下表面,作为天线的辐射单元使得基片体得以辐射电磁能量至自由空间中,缝隙结构截断波导壁上的表面电流,被截断的表面电流转变为缝隙结构上的位移电流,沿原方向流过缝隙结构,该位移电流的电力线将向自由空间辐射形成辐射场。第一短路钉组、第二短路钉组和第三短路钉组纵向贯穿基片体的表面和背面,第一短路钉组沿所述基片体外缘围出一波导腔体,形成一阶腔膜、两个二阶腔膜和一个三阶腔膜,波导腔体按谐振频率从低到高,在不加载第二短路钉组和第三短路钉组的情况下,可以分别激发一阶腔膜、二阶腔膜和三阶腔膜,根据微波工程的电磁波理论计算第一短路钉组围成的腔体在不加载第二短路钉组时一阶腔膜、二阶腔膜和三阶腔膜的的谐振频率;当该腔体激发一阶腔膜时,第二短路钉组和第三短路钉组位于一阶腔膜的电场中;当该腔体激发第一个二阶腔膜时,第二短路钉组位于第一个二阶腔膜的电场中,第三短路钉组位于第一个二阶腔膜的零电位点处;当该腔体激发第二个二阶腔膜时,第二短路钉组位于第二个二阶腔膜的零点位点,第三短路钉组位于第二个二阶腔膜的电场中;当该腔体激发三阶腔膜时,第二短路钉组和第三短路钉组分别位于三阶腔膜电场分布的不同处的零电位点,由此实现四谐振的宽带特性。当第一短路钉组围成的腔体激发一阶腔膜时,第二短路钉组和第三短路钉组位于一阶腔膜分布的电场中,作为一种感性负载改变了一阶腔膜的电场分布,从而使得天线的一阶腔膜的谐振频率右移;当第一短路钉组围城的腔体激发两个二阶腔膜时,第二短路钉组和第三短路钉组位于二阶腔膜分布的电场中,作为一种感性负载改变了二阶腔膜的电场分布,从而使得天线的两个二阶腔膜的谐振频率右移;当第一短路钉组围成的腔体激发三阶腔膜时,第二短路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,其特征在于,包括具有表面和背面的电介质基片体、第一短路钉组、第二短路钉组、第三短路钉组、馈电接头和缝隙结构,其中:馈电接头,端接于电介质基片体的一侧边,且连接电介质基片体的表面和背面;及缝隙结构,开缝于电介质基片体的背面,为天线的辐射单元;及第一短路钉组、第二短路钉组和第三短路钉组纵向贯穿电介质基片体的表面和背面,第一短路钉组沿所述电介质基片体外缘围出一波导腔体,在该腔体内部形成一个一阶腔膜、两个二阶腔膜和一个三阶腔膜;第二短路钉组和第三短路钉组分别设置于该腔体内部,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。

【技术特征摘要】
1.一种基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,其特征在于,包括具有表面和背面的电介质基片体、第一短路钉组、第二短路钉组、第三短路钉组、馈电接头和缝隙结构,其中:馈电接头,端接于电介质基片体的一侧边,且连接电介质基片体的表面和背面;及缝隙结构,开缝于电介质基片体的背面,为天线的辐射单元;及第一短路钉组、第二短路钉组和第三短路钉组纵向贯穿电介质基片体的表面和背面,第一短路钉组沿所述电介质基片体外缘围出一波导腔体,在该腔体内部形成一个一阶腔膜、两个二阶腔膜和一个三阶腔膜;第二短路钉组和第三短路钉组分别设置于该腔体内部,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。2.如权利要求1所述基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,其特征在于,所述第二短路钉组和第三短路钉组的钉的数目、钉孔径尺寸、钉与钉之间的间隔和钉所加载的位置通过和/或的调节,控制一阶腔膜和两个二阶腔膜的谐振频率右移到三阶腔膜的谐振频率附近,使得一阶腔膜、两个二阶腔膜与三阶腔膜耦合,实现四谐振的宽带特性。3.如权利要求2所述基于加载短路钉的基片集成波导的背腔式缝隙天线,其特征在于,所述第二短路钉组的钉数目至少为二,所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员:史煜仲刘菊华
申请(专利权)人:中山大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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